Väitös: Broilerit ja naudat ovat kotimaisen kampylobakteerin merkittäviä varastoja

Kampylobakteeri Campylobacter jejuni on yleisin bakteeriripulin aiheuttaja useissa teollistuneissa maissa. Suomessa rekisteröitiin vuonna 2011 kaikkiaan 4262 tautitapausta. Tapausten todellisen lukumäärän arvioidaan kuitenkin olevan paljon korkeampi. Tauti on useimmiten elintarvike- tai vesiperäinen. MSc Astrid de Haan on selvittänyt väitöstutkimuksessaan ihmisten kampylobakteerin tartuntalähteitä ja arvioinut eri tartuntalähteiden merkitystä ihmisten tartunnoissa. De Haan osoittaa, että broilerit ja naudat ovat kotimaisen kampylobakteerin merkittäviä varastoja, mutta toisaalta broilerituotannon rooli kotimaisten tautitapausten tartuntalähteenä näyttäisi pienentyneen.

Kampylobakteerin aiheuttaman taudin oireisiin kuuluu mm. ripuli, kuume, oksentelu ja päänsärky. Suurin osa tapauksista liittyy ulkomaanmatkaan ja vain n. 1/3 tapauksista on kotimaista alkuperää. Valtaosa tartunnoista on yksittäisiä tautitapauksia jonka takia esim. kotimaisten tartuntojen lähteitä on vaikea selvittää potilaskohtaisesti.

C. jejunia esiintyy useiden lämminveristen eläinten ruoansulatuskanavassa. Eläimet toimivat bakteerin oireettomina kantajina ja varastoina ihmisten tartunnoille. Erityisesti broilereiden suolistossa C. jejuni on yleinen, vaikkakin Suomessa C. jejunia esiintyy broilerintuotannossa huomattavasti vähemmän kuin muissa EU-maissa. Broilerien lisäksi C. jejunia esiintyy myös mm. naudoissa ja luonnonvaraisissa linnuissa. Kissat ja koirat voivat myös toimia bakteerin kantajina. Ulostesaastutuksen seurauksena C. jejunia löytyy myös ympäristöstä, erityisesti luonnonvesistä.

Eri tartuntalähteiden merkitystä selvitetty MLST-tyypityksen ja matemaattisen mallintamisen avulla
Ihmisten tartuntalähteiden selvitystyössä voidaan käyttää apuna bakteerikantojen molekyylibiologista tyypitystä, kuten MLST:tä (MultiLocus Sequence Typing). Tässä menetelmässä bakteeri-kannat voidaan erottaa toisistaan sekvenssidatan perusteella. Kukin bakteerikanta saa sekvenssityyppi (ST) numeron, mikä helpottaa tulosten analysointia ja vertailua. Sekvenssidataa voidaan myös analysoida ja mallintaa matemaattisesti (esim. Bayes-mallinnus, mm. BAPS), jonka avulla bakteeri-isolaatit voidaan ryhmitellä ja tulosten perusteella arvioida eri tartuntalähteiden merkitystä ihmisten tartunnoissa.

De Haan analysoi C. jejuni kantoja MLST-tyypityksellä, ja data mallinnettiin Bayesilaisen menetelmän (BAPS) avulla. Kantakokoelman kannat oli eristetty n. 10 vuoden aikana mahdollisista tartuntalähteistä, kuten broilerit, naudat, hanhet ja luonnonvesi sekä potilaista, jotka olivat sairastuneet Suomessa kesäaikaan. Potilaskannoissa esiintyi paljon yhteisiä C. jejuni tyyppejä broileri- sekä nautakantojen kanssa. BAPS-mallinnuksen perusteella ihmisten infektioita aiheuttavista kannoista 26% oli samassa ryhmässä kuin valtaosa naudoista ja luonnonvaraisista linnuista eristetyt kannat ja 65% kannoista oli samassa ryhmässä kuin valtaosa broilereista ja luonnonvesistä eristetyistä kannoista. Luonnonvesissä tosin esiintyi myös paljon erikoisia ja harvinaisia sekvenssityyppejä mikä puolestaan viittaa siihen että kaikki vedessä esiintyvät C. jejuni -kannat eivät välttämättä kykene aiheuttamaan tartuntoja ihmisille.

Ihmisten ja broilerikantojen genotyppien esiintymistiheydet kehittyivät eri suuntiin
De Haan selvitti tutkimuksessaan broilereiden ja potilaiden MLST-tyyppien esiintymistä vuositasolla 10 vuoden ajalta, ja havaitsi tiettyjen yleisten tyyppien esiintymisessä myös vastakkaisia suuntauksia potilas- ja broilerikantojen välillä. Tutkimusjakson lopulla potilas- ja broilerikantojen tyyppien päällekkäisyys oli pienentynyt 20%:lla tutkimuksen alkuun nähden mikä tarkoittanee, että broilerituotannon rooli kotimaisten tautitapausten  tartuntalähteenä oli pienentynyt tutkimusajanjaksolla.  Esimerkiksi potilaskannoissa tyypin ST-677 CC suhteellinen osuus pieneni merkitsevästi tutkimusajanjakson loppua kohden kun taas broilerikantojen joukossa samainen tyyppi oli vuosi vuodelta yleisempi. Vastaavanlaisia muutoksia nähtiin myös eräiden muiden sekvenssityyppien kohdalla.
 
Ominaisuuksiltaan erilaiset kannat voivat sairastuttaa ihmisen
Ei tiedetä, onko kampylobakteerikannoilla ominaisuuksia, jotka edistävät niiden taudinaiheuttamiskykyä ja sopeutumista eri eläinlajeihin. De Haan selvitti tutkimuksessaan myös mahdollisten taudinaiheuttamis- ja suoliston sopeutumiseen liittyvien tekijöiden (FspA, GGT, AnsBs ja FucP) esiintyvyyttä kantakokoelmassa. Tilastollisesti merkitsevä yhteys potilaskantojen osalta löydettiin ainoastaan FspA1 kanssa. FspA1 ja 2 liittyivät tilastollisesti tiettyihin C. jejuni tyyppeihin ja näillä tekijöillä on mahdollisesti merkitystä bakteerin sopeutumisessa eri isäntälajien suolistoon, erityisesti tämä on merkitsevä CC ST-48 ryhmän osalta. Muiden tutkittujen tekijöiden heterogeeninen jakautuminen eri lähteiden ja sekvenssityyppien välillä viittaa siihen, että näiden tekijöiden vaikutus taudinaiheuttamiseen ja sopeutumiseen eri eläinlajeihin ei näytä ratkaisevalta.

MSc Astrid de Haan väittelee eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa Helsingin yliopistossa (EE-talon Walter-sali, Agnes Sjöbergin katu 2, Viikki) pe 28.9. klo 12 aiheesta:
“Molecular typing and source attribution of Finnish Campylobacter jejuni isolates”

Tutkimus kuuluu ympäristöhygienian alaan.

Vastaväittäjänä toimii Dr. Birgitta Duim (Utrecht University, Alankomaat) ja kustoksena professori Marja-Liisa Hänninen.

Väitöskirjan elektroninen versio: https://helda.helsinki.fi/handle/10138/36777

Lisätietoja: Astrid de Haan
puh. (09) 191 57456
ahaan@mappi.helsinki.fi

Kampylobakteeri on kaikkialla maailmassa erittäin yleisesti sekä eläimissä että ihmisissä esiintyvä bakteeri, joka leviää ulosteella saastuneiden elintarvikkeiden tai veden välityksellä. Bakteeri aiheuttaa ihmiselle suolistoinfektion, jossa oireena yleinen pahoinvointi, lämmönnousu ja ripuli. MSc Manuel Gonzálezin väitöstutkimuksessa on kehitetty matemaattisia malleja, joiden avulla voidaan ennustaa Campylobacter jejuni -bakteerin säilymistä broilerinlihassa ja kaivovedessä eri lämpötiloissa. Gonzálezin vertailee myös erilaisten broilerinlihan pintamaustamiseen käytettävien mausteseosten kykyä vähentää kampylobakteerien määrää. Gonzalezin mukaan kampylobakteeri säilyy broilerin jauhelihassa pisimpään pakastelämpötiloissa. Merkittävää elintarviketurvallisuuden kannalta on, että kaikki tutkimuksessa käytetyt mausteseokset vähensivät kampylobakteerien määrää säilytyksen aikana.

Kampylobakteeri-infektioita on  rekisteröity Suomessa 2000-luvulla 3500 – 4000 vuosittain. Rekisteröityjen tapausten määrä on lisääntynyt 10 viimeisen vuoden aikana.  Campylobacter jejunille on tyypillistä, että se selviytyy erilaisissa ympäristöissä ja eri lämpötiloissa. Gonzalezin tutkimusten mukaan kampylobakteeri säilyy broilerin jauhelihassa pisimpään pakastelämpötiloissa (-20 °C), mutta myös jääkaappilämpötiloissa kampylobakteeri säilyy  kauemmin kuin viimeinen käyttöpäivä. Kaivovedessä kampylobakteeri säilyy pitempään +4 asteen lämpötilassa kuin esimerkiksi +15 tai + 20 asteen lämpötiloissa.

Väline parempaan riskien hallintaan
Väitöstutkimuksessaan González kehitti matemaattisia  malleja, joita voidaan käyttää elintarviketeollisuudessa tai terveysvalvonnassa,  kun tarvitaan tietoa missä ajassa  kampylobakteerien määrä on todennäköisesti vähentynyt pienemmäksi kuin infektiivinen annos. Matemaattisia malleja voidaan käyttää myös  kehitettäessä  uusia tuotteiden käsittelymenetelmiä, joiden avulla vähennetään kampylobakteerien määriä broilerinlihatuotteissa.  Käyttökelpoisimmaksi osoittautui niin sanottu Weibull-malli, jonka havaittiin sopivan hyvin bakteerin säilymisen mallintamiseen sekä broilerinlihassa että kaivovedessä. Mallien avulla elintarvikkeiden ja talousveden turvallisuutta voidaan parantaa. Mallit antavat välineen parempaan riskien hallintaan sekä kaivoveden että broilerinlihan suhteen.

Maustaminen heikentää kampylobakteerin selviytymistä
Gonzalez selvittää miten broilerinlihan maustaminen yhdistettynä kaasupakkaamiseen (N2 80%, CO2 20%) vaikuttaa kampylobakteerin säilymiseen. Gonzalez osoittaa, että maustamisella on vaikutusta bakteerin selviytymiseen. Kaikki tutkimuksessa käytetyt mausteseokset vähensivät kampylobakteerien määrää säilytyksen aikana. Bakteerin määrä laski eniten ensimmäisten tuntien aikana.  Eniten bakteerimääriä laskivat mausteseokset, joissa oli mukana Na-laktaattia ja perunaproteiiniekstraktia, joita lisättiin kuivana seoksena lihan pinnalle, ja johon kosteuden vaikutuksesta muodostui geelimäinen pinta. Tulokset osoittavat, että maustamisella voidaan vähentää pinnan kampylobakteerimääriä ja siten riskiä saada kampylobakteeri-infektio verrattuna maustamattomaan lihaan. Tulos on merkittävä elintarviketurvallisuuden kannalta.

Lisäksi Gonzalez karakterisoi eri potentiaalisista tartuntalähteistä eristettyjen kampylobakteerikantojen ominaisuuksia ja vertaa niitä potilaista eritettyjen kantojen ominaisuuksiin, jotta saataisiin tietoa eri tartuntalähteiden merkityksestä ihmisen kampylobakteeritaudissa. Gonzalez kehitetti geneettisiä markkereita,  joiden havaittiin jakaantuvan eri tavalla eri tartuntalähteistä eristetyissä C. jejuni -kannoissa. Esimerkiksi nautojen kannoissa esiintyi erittäin vähän gamma-glutmyylitransferaasia koodaavaa geeniä, joka puolestaan oli suhteellisen yleinen  broilereiden ja ihmisten kannoissa. Eräät muut tutkitut geneettiset markkerit esiintyivät materiaalissa vastaavalla tavalla. Tämän tuloksen perusteella näyttää ilmeiseltä, että broilereista eritetyt C. jejuni -kannat ovat enemmän samanlaisia potilaskantojen kanssa kuin naudoista eritetyt kannat.

MSc Manuel González väitteli Helsingin yliopistossa eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa 14.9.2012 klo 12 (Walter-sali, Agnes Sjöbergin katu 2, Viikki) aiheesta:

“Characterization of Campylobacter jejuni strains from different hosts and modelling the survival of C. jejuni in chicken meat and in water”

Vastaväittäjänä pm professori Sonja Smole-Mozina (University of Ljubljana, Slovenia)  ja kustoksena professori Marja-Liisa Hänninen.

Lisätietoja:
MSc Manuel González, manuel.gonzalez@helsinki.fi, puh. 050 431 6174

Väitöskirjan elektroninen versio https://helda.helsinki.fi/handle/10138/36211

Tutkimus kuuluu ympäristöhygienian alaan.

Kuva: Kampylobakteeri (kuvaaja Joana Revez)

MSc Astrid de Haan

Eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa Helsingin yliopistossa (EE-talon Walter-sali, Agnes Sjöbergin katu 2, Viikki) esitetään pe 28.9. klo 12 tarkastettavaksi MSc Astrid de Haanin väitöskirja:

“Molecular typing and source attribution of Finnish Campylobacter jejuni isolates”

Tutkimus kuuluu ympäristöhygienian alaan.

Vastaväittäjänä toimii Dr. Birgitta Duim (Utrecht University, Alankomaat) ja kustoksena professori Marja-Liisa Hänninen.

Väitöskirjan elektroninen versio.

ELL Annukka Markkulan tutkimus osoitti DEAD-box –proteiineilla olevan  merkittävä rooli Listeria monocytogeneksen kasvussa lämpö-, emäksistä, etanoli- ja oksidatiivista stressiä aiheuttavissa olosuhteissa. Professori Hannu Korkealan johtamassa tutkimusryhmässä tehdyn tutkimuksen tulokset on julkaistu äskettäin arvostetussa Applied and Environmental Microbiology -lehdessä.

Appl Environ Microbiol 2012, 78:6875-6882.

Markkula A, Lindström M, Johansson P, Björkroth J and Korkeala H.

Department of Food Hygiene and Environmental Health, University of Helsinki

Roles of four putative DEAD-box RNA helicase genes in growth of Listeria monocytogenes EGD-e under heat, pH, osmotic, ethanol and oxidative stress conditions

Työssä tutkittiin neljän geneettisesti muokatun L. monocytogenes EGD-e –kannan kasvua lämpö-, pH-, osmoottista, etanoli- ja oksidatiivista stressiä aiheuttavissa olosuhteissa. Kunkin mutanttikannan perimästä oli poistettu yksittäinen DEAD-box RNA helikaasia koodaava geeni. Yksi mutanttikanta kasvoi L. monocytogenes EGD-e –villikantaa hitaammin 3,5% etanolissa. Kannan korkein todettu kasvulämpötila oli kohonnut 0,6˚C villikantaan verrattuna. Toisen mutanttikannan kasvu oli estynyt 42,5˚C:ssa ja se kasvoi villikantaa huonommin pH:ssa 9,4 sekä 5 mM vetyperoksidia sisältävässä kasvuliemessä. Kahden muun mutanttikannan kasvu ei poikennut villikannasta missään tutkimusolosuhteessa.

Aiemmassa tutkimuksessaan Annukka Markkula on osoittanut DEAD-box RNA helikaaseilla olevan merkittävä rooli L. monocytogeneksen kylmäkasvussa. Helikaasien rooli kylmänsiedossa on osoitettu myös useilla muilla organismeilla. DEAD-box proteiinien merkitystä muissa stresseissä on tutkittu vähän. Lähes kaikilla eliölajeilla esiintyvät DEAD-box RNA helikaasit osallistuvat laajasti solujen RNA-aineenvaihduntaan aina RNA-synteesistä sen hajottamiseen. Helikaasien vaikutusmekanismeja eri stresseissä ei tunneta.

Tutkimuksen on rahoittanut mikrobiologisen elintarviketurvallisuustutkimuksen huippuyksikkö, ABS-tutkijakoulu sekä Walter Ehrströmin säätiö.